Бездротове обладнання, що використовується у Wi-Fi мережах
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ
«Моніторинг wi-fi мережі за різних погодних умов у м.Мінську»
студент гр.161401 Аксьонов В.А.
1. ОГЛЯД ТЕХНОЛОГІЇ БЕЗПРАВЕДНОГО ДОСТУПУ Wi-FI………………..
1.1 Особливості розвитку технологій бездротового доступу……………….
1.3 Фактори вищої швидкості передачі стандарту 802.11n….
1.4 Топології бездротових мереж Wi-Fi………………………………………
1.5 Бездротове обладнання, що застосовується у Wi-Fi мережах…………………
2. Практична реалізація WI-FI моніторингу…………………………………..
2.1 Ділянка (Місце) реалізації моніторингу та аналізу мережі wi-fi………….
2.2 Використовувані апаратні та програмні засоби у процесі
2.3 Проведення вимірювань wi-fi сигнала……………………………………….
2.4 Характеристика та аналіз отриманих вимірів……….……………….
ВСТУП
На сучасному етапі розвитку мережевих технологій, технологія бездротових мереж Wi-Fi є найбільш зручною в умовах, що потребують мобільність, простоту встановлення та використання. Wi-Fi (від англ. wireless fidelity – бездротовий зв'язок) – стандарт широкосмугового бездротового зв'язку сімейства 802.11 розроблений у 1997р. Як правило, технологія Wi-Fi використовується для організації бездротових локальних комп'ютерних мереж, а також створення гарячих точок високошвидкісного доступу в Інтернет.
Бездротові мережі мають, у порівнянні з традиційними провідними мережами, чималі переваги, головною з яких, звичайно ж, є:
- гнучкість архітектури мережі, коли забезпечується можливість динамічної зміни топології мережі при підключенні, пересуванні та відключенні мобільних користувачів беззначних втрат часу;
- Швидкість проектування тареалізації, що критично за жорстких вимог до часу побудови мережі;
- Також, бездротова мережа не потребує прокладання кабелів (часто потребує дроблення стін).
У той же час бездротові мережі на етапі їх розвитку не позбавлені серйозних недоліків. Насамперед, це залежність швидкості з'єднання та радіусу дії від наявності перешкод та від відстані між приймачем та передавачем. Один із способів збільшення радіусу дії бездротової мережі полягає у створенні розподіленої мережі на основі кількох точок бездротового доступу. При створенні таких мереж з'являється можливість перетворити будівлю на єдину бездротову зону та збільшити швидкість з'єднання незалежно від кількості стін (перешкод). Аналогічно вирішується і проблема масштабованості мережі, а використання зовнішніх спрямованих антен дозволяє ефективно вирішувати проблему перешкод, що обмежують сигнал.
Метою даної роботи є моніторинг WI-FI мережі на заданій ділянці місцевості в місті Мінську для реєстрації найкращого (найгіршого) рівня сигналу за його максимального віддалення від точки доступу WI-FI (Нетбук) та впливу зовнішніх бездротових мереж.
1. ОГЛЯД ТЕХНОЛОГІЇ БЕЗПРОВІДНОГО ДОСТУПУ Wi-FI.
1.1 Особливості розвитку технологій бездротового доступа.
Розрізняють три типи бездротових мереж (рис. 1.1): WWAN (Wireless Wide Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network) та WPAN (Wireless Personal Area Network)
Рисунок 1.1 – Радіус дії персональних, локальних та глобальних бездротових мереж.
При побудові мереж WLAN і WPAN, а також систем бездротового широкосмугового доступу (BWA - Broadband Wireless Access) застосовуються подібні технології. Ключова різниця між ними (рис. 1.2) – діапазонробочих частот та характеристики радіоінтерфейсу. Мережі WLAN та WPAN працюють у неліцензійних діапазонах частот 2,4 та 5 ГГц, тобто при їх розгортанні не потрібно частотного планування та координації з іншими радіомережами, що працюють у тому самому діапазоні. Мережі BWA (BroadbandWirelessAccess) використовують як ліцензійні, так і неліцензійні діапазони (від 2 до 66 ГГц).
Малюнок 1.2 – Класифікація бездротових технологій
Бездротові локальні мережі WLAN.
Основні призначення бездротових локальних мереж (WLAN) – організація доступу до інформаційних ресурсів усередині будівлі. Друга за значимістю сфера застосування – це організація громадських комерційних точок доступу (hotspots) у людних місцях – готелях, аеропортах, кафе, і навіть організація тимчасових мереж період проведення заходів (виставок, семінарів).
Бездротові локальні мережі створюються на основі сімейства стандартів IEEE 802.11. Ці мережі відомі також як Wi-Fi (WirelessFidelity), і хоча сам термін Wi-Fi, у стандартах явно не прописаний, бренд Wi-Fi отримав у світі найширше поширення.
1.2 Основні стандарти
В даний час широко використовується переважно три стандарти групи IEEE 802.11 (подано в таблиці 1.1)
Таблиця 1.1 – Основні характеристики стандартів групи IEEE 802.11
| Стандарт | 802.11g | 802.11a | 802.11n |
| Частотний діапазон, ГГц | 2,4-2,483 | 5,15-5,25 | 2,4 або 5,0 |
| Метод передачі | DSSS,OFDM | DSSS,OFDM | MIMO |
| Швидкість, Мбіт/с | 1-54 | 6-54 | 6-300 |
| Сумісність | 802.11 b/n | 802.11 n | 802.11 a/b/g |
| Методмодуляції | BPSK, QPSK OFDM | BPSK, QPSK OFDM | BPSK,64-QAM |
| Дальність зв'язку в приміщенні, м | 20-50 | 10-20 | 50-100 |
| Дальність зв'язку поза приміщенням, м |
Стандарт IEEE 802.11g
Стандарт IEEE 802.11g, прийнятий у 2003 році, є логічним розвитком стандарту 802.11b та передбачає передачу даних у тому ж частотному діапазоні, але з вищими швидкостями. Крім того, стандарт 802.11g повністю сумісний із 802.11b, тобто будь-який пристрій 802.11g має підтримувати роботу з пристроями 802.11b. Максимальна швидкість передачі даних у стандарті 802.11g становить 54 Мбіт/с. запропонований компанією Texas Instruments. В результаті стандарт 802.11g містить компромісне рішення: як базові застосовуються технології OFDM і CCK, а опціонально передбачено використання технології PBCC.
Метод PBCC-кодування опціонально використовується у протоколі 802.11b на швидкостях 5,5 та 11 Мбіт/с. Аналогічно протоколі 802.11g для швидкостей передачі 5,5 і 11 Мбіт/с цей спосіб теж застосовується опціонально. Взагалі, внаслідок сумісності протоколів 802.11b та 802.11g технології кодування та швидкості, передбачені протоколом 802.11b, підтримуються і в протоколі 802.11g. У цьому плані до швидкості 11 Мбіт/с протоколи 802.11b і 802.11g збігаються один з одним, за винятком того, що в протоколі 802.11g передбачені такі швидкості, яких немає в протоколі 802.11b.
Опціонально у протоколі 802.11gтехнологія PBCC може використовуватися при швидкостях передачі 22 та 33 Мбіт/с.
Стандарт IEEE 802.11а
Стандарт IEEE 802.11 передбачає швидкість передачі даних до 54 Мбіт/с. На відміну від базового стандарту специфікаціями 802.11а передбачено роботу в новому частотному діапазоні 5ГГц. Як метод модуляції сигналу обрано ортогонально частотне мультиплексування (OFDM), що забезпечує високу стійкість зв'язку в умовах багатопроменевого поширення сигналу.
Для передачі на більш високих швидкостях стандарту IEEE 802.11а використовується квадратурна амплітудна модуляція 16-QAM і 64-QAM. У першому випадку є 16 різних станів сигналу, що дозволяє закодувати 4 біти в одному символі, а в другому - вже 64 можливі стани сигналу, що дозволяє закодувати послідовність з 6 бітів в одному символі. Модуляція 16-QAM застосовується на швидкостях 24 та 36 Мбіт/с, а модуляція 64-QAM – на швидкостях 48 та 54 Мбіт/с.
Стандарт IEEE 802.11n
1.3 Топології бездротових мереж Wi-Fi
Мережі стандарту 802.11 можуть будуватися за будь-якою з наступних топологій:
- Незалежні базові зони обслуговування (Independent Basic Service Sets, IBSS);
- Базові зони обслуговування (Basic Service Sets, BSS);
- Розширені зони обслуговування (Extended Service Sets, ESS).
Незалежні базові зони обслуговування (IBSS)
IBSS є групою працюючих відповідно до стандарту 802.11 станцій, що зв'язуються безпосередньо одна з одною. На малюнку 1.3 показано, як станції, обладнані бездротовими мережевими інтерфейсними картами (network interface card, NIC) стандарту 802.11 можуть формувати IBSS і безпосередньо зв'язуватися одна з одною.
Малюнок1.3 - Ad-Hoc мережа (IBSS)
Бездротове обладнання, що застосовується у Wi-Fi мережах
Сьогодні бездротові мережі дозволяють надати підключення користувачів там, де утруднено кабельне підключення або потрібна повна мобільність. Бездротові мережі без проблем взаємодіють з проводовими мережами.
1.5.1 Точки доступу Wi-Fi.
Всі точки доступу можна розділити за способом підключення через USB порт і порт підключення Ethernet - RJ45. Останні користуються найбільшим успіхом, тому що найбільш прості в налаштуванні та управлінні, а також мають більшу швидкість передачі в локальну мережу. Точки доступу можуть бути кімнатного (in door) та всепогодного (out door) виконання. Для створення бездротової мережі всередині приміщень використовують кімнатний варіант приладу. Він має меншу вартість і, як правило, великий естетичний вигляд. Працюють такі точки доступу в межах однієї чи кількох кімнат. На відкритих ділянках місцевості (пряма видимість) можлива робота на відстані до 300 метрів із використанням стандартних всеспрямованих антен. Точки доступу всепогодного виконання призначені для створення радіомережі між будинками. Залежно від типів антен такі пристрої здатні організовувати канали зв'язку з відривом близько 3-5 км. Максимальна дальність бездротового каналу зв'язку помітно збільшується під час використання підсилювачів. І тут довжина радіоканалу сягає 8-10 км. Пристрої типу точка доступу представлені малюнку 1.4.
Великий інтерес викликають бездротові точки доступу, що поєднують функції інших пристроїв, наприклад, високошвидкісного бездротового широкосмугового маршрутизатора з вбудованим комутатором Fast Ethernet. Маршрутизатор дозволяє швидко та легко налаштувати загальний доступ доІнтернет для дротової або бездротової мережі або організувати
| а | б | в | г |
| Малюнок 1.4 - Види точок доступу: а, б – внутрішні; в, г – зовнішні |
спільне використання широкосмугового каналу зв'язку та кабельного/DSL модему вдома або в офісі.
1.5.2 Wi-Fi адаптери.
Для підключення до бездротової мережі Wi-Fi достатньо мати ноутбук або кишеньковий персональний комп'ютер (КПК) з підключеним Wi-Fi адаптером. Будь-який бездротовий Wi-Fi адаптер повинен відповідати декільком вимогам:
1. необхідна сумісність із стандартами;
2. робота в діапазоні частот 2,4 ГГц – 2,435 ГГц (або 5 ГГц);
3. підтримувати протоколи WEP та бажано WPA;
4. підтримувати два типи з'єднання "точка-точка", і "комп'ютер-сервер"